摘要：針對(duì)線上教學(xué)中，教師無(wú)法即時(shí)提供課上考勤情況以及及時(shí)保存考勤結(jié)果的問(wèn)題，作者以雨課堂為例，使用Python編程語(yǔ)言開(kāi)發(fā)了一個(gè)基于PC端的實(shí)時(shí)考勤軟件系統(tǒng)。以期該考勤系統(tǒng)能夠彌補(bǔ)在線教學(xué)軟件考勤的不足，進(jìn)而更好地滿(mǎn)足線上教學(xué)考勤的需求。

關(guān)鍵詞：線上教學(xué)軟件；考勤；Python

中圖分類(lèi)號(hào)：TP391.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 論文編號(hào)：1674-2117（2024）20-0000-04

引言

在數(shù)字化時(shí)代，在線教學(xué)已經(jīng)成為一種新的教學(xué)常態(tài)，因而也催生了大量的在線教學(xué)軟件，在高校中用于在線教學(xué)的常用軟件有雨課堂、騰訊會(huì)議、QQ群課堂等。

在教學(xué)管理中，出勤考核是學(xué)生成績(jī)考核的重要組成部分。而大多數(shù)在線教學(xué)軟件主要提供課后考勤數(shù)據(jù)，可以在課后查看學(xué)生們的到課情況，如雨課堂、騰訊會(huì)議導(dǎo)出的Excel課堂數(shù)據(jù)表，可查看上課簽到時(shí)間、離開(kāi)時(shí)間、在線時(shí)間等。但課上考勤，往往只能提供到課人數(shù)、到課人員姓名查看，無(wú)法即時(shí)提供上課班級(jí)總體考勤情況，這與考勤要求存在一定的差距。主要問(wèn)題是：①無(wú)法提供上課時(shí)學(xué)生到課細(xì)節(jié)，如剛開(kāi)始上課時(shí)，未到課學(xué)生姓名無(wú)法快速獲取，且難以及時(shí)通知提醒其上課；②導(dǎo)出的考勤結(jié)果文件需要手工處理才能把數(shù)據(jù)記錄在給定格式的記錄表中，考勤效率較低。

針對(duì)上述的線上教學(xué)考勤問(wèn)題，筆者以雨課堂在線教學(xué)軟件為例，介紹基于PC端的在線教學(xué)軟件實(shí)時(shí)考勤數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)開(kāi)發(fā)。該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)雨課堂在線教學(xué)軟件的在線考勤，實(shí)時(shí)反饋缺課、早退等學(xué)生姓名，并將考勤數(shù)據(jù)自動(dòng)記錄到給定格式的記錄文檔中，減少考勤工作量，提高考勤的效率。

系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.技術(shù)路線分析

大部分在線教學(xué)軟件都有一個(gè)呈現(xiàn)當(dāng)前在線人員的界面，如騰訊會(huì)議在教學(xué)界面上點(diǎn)擊“點(diǎn)擊查看簽到詳情”，在窗口右側(cè)可看到當(dāng)前已出席和未出席的人員名稱(chēng)。雨課堂也有類(lèi)似查看當(dāng)前人員的窗口設(shè)置，但雨課堂當(dāng)前在線人員界面顯示的內(nèi)容并非文本，無(wú)法拷貝、粘貼，只能通過(guò)截取有姓名內(nèi)容的圖片，利用圖片文本識(shí)別方法將姓名文字識(shí)別，然后再進(jìn)行簽到考勤處理。因此，本考勤系統(tǒng)以保證識(shí)別精度、提高識(shí)別速度為目標(biāo)，選擇使用Python強(qiáng)大的圖像處理庫(kù)，如OpenCV、PIL和scikit-image等，對(duì)截圖進(jìn)行處理操作，然后通過(guò)百度AI開(kāi)放平臺(tái)接口，調(diào)用圖片文字識(shí)別工具實(shí)現(xiàn)在圖片中提取文本信息的功能，最后在識(shí)別的文本信息中提取姓名文字進(jìn)行考勤處理，將考勤結(jié)果寫(xiě)入給定格式的考勤表格中。

2.系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

根據(jù)考勤操作的具體要求，從考勤的實(shí)際操作過(guò)程出發(fā)，進(jìn)行系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)（如圖1）。展示層是用戶(hù)與系統(tǒng)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞和互動(dòng)操控的接口；業(yè)務(wù)層是系統(tǒng)的核心，用于實(shí)現(xiàn)班級(jí)管理和考勤統(tǒng)計(jì)的功能；數(shù)據(jù)層則實(shí)現(xiàn)記錄文件的保存及訪問(wèn)。

3.系統(tǒng)模塊設(shè)計(jì)

系統(tǒng)模塊結(jié)構(gòu)如圖2所示，其中包含班級(jí)管理、考勤管理2個(gè)模塊。

班級(jí)管理模塊中，添加班級(jí)是建立班級(jí)與考勤記錄表之間的關(guān)系，修改、刪除班級(jí)則是對(duì)已有的班級(jí)與考勤記錄表關(guān)系進(jìn)行修改或刪除。

考勤管理模塊的主要功能是截取在線教學(xué)軟件當(dāng)前在線人員的界面，然后將截圖上的文字信息進(jìn)行識(shí)別，提取姓名。上課考勤是在剛開(kāi)始上課時(shí)進(jìn)行考勤，并將已到課的考勤結(jié)果記錄到數(shù)據(jù)文件上；課中考勤則是在課間的某個(gè)時(shí)間進(jìn)行考勤，并將考勤時(shí)刻的遲到人員、早退人員寫(xiě)入及更新原來(lái)的上課記錄文件。

系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

考勤管理是系統(tǒng)的核心，具體的考勤流程圖如圖3所示。

1.截圖實(shí)現(xiàn)

當(dāng)上課學(xué)生人數(shù)較多時(shí)，在線教學(xué)軟件當(dāng)前在線人員的界面需要滾動(dòng)才能查看所有上課學(xué)生的信息，因此要采用滾動(dòng)截屏的方法進(jìn)行截圖，其實(shí)現(xiàn)步驟為[1]：滾動(dòng)界面→圖片截取→圖片拼接點(diǎn)辨識(shí)→圖片拼接。滾動(dòng)界面使用pynput模塊的滾動(dòng)功能實(shí)現(xiàn)。圖片截取用Qt的截屏方法實(shí)現(xiàn)。圖片拼接點(diǎn)辨識(shí)是滾動(dòng)截屏生成完成截屏圖片的關(guān)鍵，通過(guò)比較截屏所得的相鄰圖片，尋找下一張圖片在前一張圖片的相同部分位置，并記錄下來(lái)。但有些截屏區(qū)域包含不滾動(dòng)部分，即所有圖片都有相同的頭部或邊框，不能直接用截取的圖片來(lái)尋找拼接點(diǎn)，需要比較多張圖片來(lái)去除相同部分的影響。最后將圖片轉(zhuǎn)為數(shù)組，通過(guò)數(shù)組實(shí)現(xiàn)圖片拼接。

2.圖片處理

截屏拼接得到的圖片，還要通過(guò)一定的處理后才能進(jìn)行文字識(shí)別。不同的班級(jí)上課的人數(shù)不同，當(dāng)前在線人員的界面截取圖片長(zhǎng)度的變化也較大。查閱百度AI開(kāi)放平臺(tái)官網(wǎng)可知[2]，圖像數(shù)據(jù)base64編碼后進(jìn)行urlencode，要求base64編碼和urlencode后大小不超過(guò)10M，最短邊至少15px，最長(zhǎng)邊最大8192px。

文字識(shí)別正確率與截圖圖片長(zhǎng)邊的長(zhǎng)度有很大的關(guān)聯(lián)，當(dāng)截圖圖片長(zhǎng)邊太大時(shí)，文字識(shí)別正確率會(huì)下降，甚至無(wú)法識(shí)別。通過(guò)對(duì)在線人員的界面截屏圖片進(jìn)行試驗(yàn)比較，筆者發(fā)現(xiàn)當(dāng)圖片長(zhǎng)度不超過(guò)1500px時(shí)，文字識(shí)別準(zhǔn)確率與識(shí)別速度兩者可達(dá)到較好的平衡。因此，在進(jìn)行識(shí)別之前，要先檢查截圖長(zhǎng)邊的像素，若大于1500px，就將圖片分割，然后識(shí)別結(jié)果并合并。

3.文字識(shí)別

百度AI開(kāi)放平臺(tái)免費(fèi)開(kāi)放通用文字高精度識(shí)別，識(shí)別準(zhǔn)確率及使用次數(shù)完全可以滿(mǎn)足日常使用要求，調(diào)用設(shè)置也比較簡(jiǎn)單，本系統(tǒng)使用了百度AI開(kāi)放平臺(tái)提供的OCR API接口進(jìn)行在線識(shí)別。首先，安裝requests庫(kù)以發(fā)送HTTP請(qǐng)求，在百度AI開(kāi)放平臺(tái)上創(chuàng)建應(yīng)用并獲取API Key、Secret Key等信息用于身份認(rèn)證和接口調(diào)用。其次，在程序中導(dǎo)入所需的模塊和函數(shù)，傳入圖片對(duì)象，加載圖片并轉(zhuǎn)換為Base64編碼。最后，構(gòu)造POST請(qǐng)求參數(shù)后發(fā)送POST請(qǐng)求得到返回結(jié)果。[3]

4.文字處理

在整理考勤記錄前，百度AI開(kāi)放平臺(tái)返回的識(shí)別文字要經(jīng)過(guò)以下處理。

①姓名提取。在雨課堂中，當(dāng)學(xué)生以實(shí)名及學(xué)號(hào)注冊(cè)賬號(hào)加入班級(jí)后，課上的成員列表會(huì)顯示其姓名與學(xué)號(hào)。在對(duì)圖片識(shí)別文字后，就得到了姓名與學(xué)號(hào)的文本信息。

②姓名糾錯(cuò)。系統(tǒng)對(duì)識(shí)別后得到的姓名設(shè)置了糾錯(cuò)環(huán)節(jié)，其操作是將識(shí)別得到的姓名在點(diǎn)名冊(cè)中搜索，獲得未搜索到結(jié)果的姓名、與點(diǎn)名冊(cè)中沒(méi)有匹配項(xiàng)的姓名，通過(guò)difflib.get_close_matches（）模塊計(jì)算文本相似度，從中找出最接近的匹配對(duì)，顯示于窗口，提示糾正修改為正確的名字。

5.考勤記錄

根據(jù)之前設(shè)置的考勤類(lèi)型，如果是上課考勤，將考勤結(jié)果寫(xiě)入新的一列，如果是課中考勤，則修改原來(lái)的考勤結(jié)果，處理流程如圖4所示。

系統(tǒng)運(yùn)行

系統(tǒng)主界面如圖5所示，可通過(guò)主界面設(shè)置及選擇考勤班級(jí)和考勤模式。點(diǎn)擊“開(kāi)始檢查”出現(xiàn)截圖框選提示并選擇截圖區(qū)域（如下頁(yè)圖6），即可通過(guò)鼠標(biāo)滾輪滾動(dòng)進(jìn)行截圖，在截圖完成后，系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)行圖片文字識(shí)別。

當(dāng)圖片文字識(shí)別完畢后，彈出姓名糾錯(cuò)對(duì)話窗口（如下頁(yè)圖7、圖8），窗口左側(cè)為圖片文字識(shí)別獲取但在點(diǎn)名冊(cè)中搜索不到的姓名，右側(cè)為通過(guò)匹配算法得到的推薦正確姓名。考慮到匹配算法可能存在誤差，因此將窗口右側(cè)內(nèi)容設(shè)置為可以編輯。當(dāng)姓名糾錯(cuò)完成后，點(diǎn)擊窗口“確定”按鈕，則彈出考勤結(jié)果對(duì)話框，確定后即可把考勤結(jié)果寫(xiě)入數(shù)據(jù)記錄文件。

結(jié)語(yǔ)

上述開(kāi)發(fā)的雨課堂實(shí)時(shí)考勤數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，可以快速檢查線上課堂在線人員，實(shí)時(shí)獲取上課學(xué)生考勤情況，并將考勤結(jié)果自動(dòng)記錄在指定記錄文件中，提高了考勤效率。該系統(tǒng)在進(jìn)一步改進(jìn)后，還可以應(yīng)用于騰訊會(huì)議、QQ群課堂等常用線上教學(xué)軟件的實(shí)時(shí)考勤。

參考文獻(xiàn)：

[1]Roll_screenshot Contributors.用Python實(shí)現(xiàn)的滾動(dòng)截屏.[2024-02-03].https：//github.com/fandesfyf/roll_screenshot.

[2]百度AI開(kāi)放平臺(tái).API文檔——通用文字識(shí)別（高精度版）.[2024-02-03].https：//ai.baidu.com/ai-doc/OCR/1k3h7y3db.

[3]百度AI開(kāi)放平臺(tái).API調(diào)用指南.[2024-02-03].https：//ai.baidu.com/ai-doc/REFERENCE/Lkru0zoz4.